區(qū)塊鏈2.0的分類與特點

區(qū)塊鏈2.0的典型代表是以太坊（Ethereum）和超級賬本（Hyperledger），分別代表了區(qū)塊鏈的兩個重要的發(fā)展方向：應用于公眾的公有鏈和應用于企業(yè)的聯(lián)盟鏈。

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公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈

公有鏈是指對所有人開放，任何人都可以參與的區(qū)塊鏈；聯(lián)盟鏈是被多個組織構成的聯(lián)盟控制，進入和退出需要授權的區(qū)塊鏈；私有鏈是完全被單獨的個人或某個組織控制的區(qū)塊鏈。公有鏈不適合大部分企業(yè)應用場景，未來企業(yè)應用的重點是聯(lián)盟鏈，但現(xiàn)階段關注的重點是公有鏈，公有鏈是區(qū)塊鏈技術的試驗田，會遇到各種復雜的情況和問題，是對新技術和新業(yè)務的測試，這對企業(yè)應用提供很好的借鑒。

對于區(qū)塊鏈的去中心化、安全、高效這三個特性，符合蒙代爾不可能三角關系，即不可能同時滿足三個條件。公有鏈實現(xiàn)了完全的去中心化和安全，因此在性能上就很低，聯(lián)盟鏈為了企業(yè)應用，提高了性能和安全，就不得不在去中心化上進行妥協(xié)，通過一個中心化的授權方式來管理節(jié)點，實現(xiàn)了半中心化。

區(qū)塊鏈2.0的優(yōu)勢

區(qū)塊鏈1.0被稱之為“全球賬簿”。相應的，區(qū)塊鏈2.0可以被看作一臺“全球計算機”：實現(xiàn)了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的圖靈完備，可以在區(qū)塊鏈上傳和執(zhí)行應用程序，并且程序的有效執(zhí)行能得到保證，在此基礎上實現(xiàn)了智能合約的功能。相對于區(qū)塊鏈1.0，區(qū)塊鏈2.0有如下優(yōu)勢：

1. 支持智能合約

區(qū)塊鏈2.0定位于應用平臺，在這個平臺上，可以發(fā)布各種智能合約，并能與其它外部IT系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互和處理，從而實現(xiàn)各種行業(yè)應用。

2. 適應大部分應用場景的交易速度

通過采用PBFT、POS、DPOS等新的共識算法，區(qū)塊鏈2.0的交易速度有了很大的提高，峰值速度已經(jīng)超過了3000TPS（每秒處理交易數(shù)量），遠遠高于比特幣的5TPS，已經(jīng)能夠滿足大部分的金融應用場景。

3. 支持信息加密

區(qū)塊鏈2.0因為支持完整的程序運行，可以通過智能合約對發(fā)送和接收的信息進行自定義加密和解密，從而達到保護企業(yè)和用戶隱私的目的，同時零知識證明等先進密碼學技術的應用進一步推動了其隱私性的發(fā)展。

4. 無資源消耗

為了維護網(wǎng)絡共識，比特幣使用的算力超122029 TH/s，相當于5000臺天河2號A運算速度，每天耗電超過2000MWh，約合幾十萬人民幣（估測數(shù)據(jù)）。區(qū)塊鏈2.0采用PBFT、DPOS、POS等新的共識算法，不再需要通過消耗算力達成共識，從而實現(xiàn)對資源的零消耗，使其能綠色安全的部署于企業(yè)信息中心。

技術架構

區(qū)塊鏈2.0采用五層架構，從下到上分別是數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、共識層、激勵層、智能合約層，如圖1所示。

圖1 五層架構

數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層最底層的技術，是一切的基礎，主要實現(xiàn)了兩個功能，一個是相關數(shù)據(jù)的存儲，另一個是賬戶和交易的實現(xiàn)與安全。數(shù)據(jù)存儲主要基于Merkle樹，通過區(qū)塊的方式和鏈式結構實現(xiàn)，大多以KV數(shù)據(jù)庫的方式實現(xiàn)持久化，比如以太坊采用leveldb。帳號和交易的實現(xiàn)基于數(shù)字簽名、哈希函數(shù)和非對稱加密技術等多種密碼學算法和技術，保證了交易在去中心化的情況下能夠安全的進行。

網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點的連接和通訊，又稱點對點技術，是沒有中心服務器、依靠用戶群交換信息的互聯(lián)網(wǎng)體系。與有中心服務器的中央網(wǎng)絡系統(tǒng)不同，對等網(wǎng)絡的每個用戶端既是一個節(jié)點，也有服務器的功能，其具有去中心化與健壯性等特點。

共識層

共識層主要實現(xiàn)全網(wǎng)所有節(jié)點對交易和數(shù)據(jù)達成一致，防范拜占庭攻擊、女巫攻擊、51%攻擊等共識攻擊，其算法稱為共識機制，因為其應用場景不同，區(qū)塊鏈2.0出現(xiàn)了多種富有特色的共識機制。

1. PoS：Proof of Stake，權益證明

原理：節(jié)點獲得區(qū)塊獎勵的概率與該節(jié)點持有的代幣數(shù)量和時間成正比，在獲取區(qū)塊獎勵后，該節(jié)點的代幣持有時間清零，重新計算。但由于代幣在初期分配時人為因素過高，容易導致后期貧富差距過大。

2. DPoS：Delegate Proof of Stake，股份授權證明

原理：所有的節(jié)點投票選出100個（或其他數(shù)量）委托節(jié)點，區(qū)塊完全由這100個委托節(jié)點按照一定算法生成，類似于美國的議會制。

3. Casper：投注共識

原理：以太坊下一代的共識機制，每個參與共識的節(jié)點都要支付一定的押金，節(jié)點獲取獎勵的概率和押金成正比，如果有節(jié)點作惡押金則要被扣掉。

4. PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance，拜占庭容錯算法

原理：與一般公有鏈的共識機制主要基于經(jīng)濟博弈原理不同，PBFT基于異步網(wǎng)絡環(huán)境下的狀態(tài)機副本復制協(xié)議，本質上是由數(shù)學算法實現(xiàn)了共識，因此區(qū)塊的確認不需要像公有鏈一樣在若干區(qū)塊之后才安全，可以實現(xiàn)出塊即確認。

5. PoET：Proof of Elapsed Time，消逝時間量證明

原理：該共識機制由intel提出，核心是用Intel支持SGX技術的CPU硬件，在受控安全環(huán)境（TEE）下隨機產(chǎn)生一些延時，同時CPU從硬件級別證明延時的可信性，類似于彩票算法，誰的延時最低，誰將獲取記賬權。這樣，增加記賬權的唯一方法就是多增加CPU的數(shù)量，具備了當初中本聰設想的一個CPU一票的可能，同時增加的CPU會提升整個系統(tǒng)的資源，變相實現(xiàn)了記賬權與提供資源之間的正比例關系。

共識機制有各自的優(yōu)缺點，適應不同的場景，進行對比，如表1所示。

表1 不同共識算法對比

激勵層

激勵層主要實現(xiàn)區(qū)塊鏈代幣的發(fā)行和分配機制，比如以太坊，定位以太幣為平臺運行的燃料，可以通過挖礦獲得，每挖到一個區(qū)塊固定獎勵5個以太幣，同時運行智能合約和發(fā)送交易都需要向礦工支付一定的以太幣。

智能合約層

智能合約賦予賬本可編程的特性，區(qū)塊鏈2.0通過虛擬機的方式運行代碼實現(xiàn)智能合約的功能，比如以太坊的以太坊虛擬機（EVM）。同時，這一層通過在智能合約上添加能夠與用戶交互的前臺界面，形成去中心化的應用（DAPP）。當然，在某些技術文檔中認為DAPP應該在智能合約層之上單獨為應用層，也是有一定道理，只要不影響讀者理解即可。

智能合約

智能合約簡介

智能合約又稱智能合同，是由事件驅動的、具有狀態(tài)的、獲得多方承認的、運行在區(qū)塊鏈之上的、且能夠根據(jù)預設條件自動處理資產(chǎn)的程序，智能合約最大的優(yōu)勢是利用程序算法替代人仲裁和執(zhí)行合同。

本質上講，智能合約也是一段程序，但是與傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)不同，智能合約繼承了區(qū)塊鏈的三個特性：數(shù)據(jù)透明、不可篡改、永久運行。

1. 數(shù)據(jù)透明

區(qū)塊鏈上所有的數(shù)據(jù)都是公開透明的，因此智能合約的數(shù)據(jù)處理也是公開透明的，運行時任何一方都可以查看其代碼和數(shù)據(jù)。

2. 不可篡改

區(qū)塊鏈本身的所有數(shù)據(jù)不可篡改，因此部署在區(qū)塊鏈上的智能合約代碼以及運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出也是不可篡改的，運行智能合約的節(jié)點不必擔心其他節(jié)點惡意修改代碼與數(shù)據(jù)。

3. 永久運行

支撐區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的節(jié)點往往達到數(shù)百甚至上千，部分節(jié)點的失效并不會導致智能合約的停止，其可靠性理論上接近于永久運行，這樣就保證了智能合約能像紙質合同一樣每時每刻都有效。

智能合約運行原理

本文通過最典型的以太坊為例簡述智能合約運行的原理。

1. 以太坊虛擬機（EVM）

以太坊虛擬機（EVM）是以太坊中智能合約的運行環(huán)境。如果做比喻的話智能合約更像是Java程序，Java程序通過Java虛擬機（JVM）將代碼解釋字節(jié)進行執(zhí)行，以太坊的智能合約通過以太坊虛擬機（EVM）解釋成字節(jié)碼進行執(zhí)行。EVM被沙箱封裝起來，也就是說運行在EVM內部的代碼不能接觸到網(wǎng)絡、文件系統(tǒng)或者其他進程，甚至智能合約之間也只有有限的調用。

2. RPC接口

RPC接口是以太坊與其他IT系統(tǒng)交互的接口，以太坊節(jié)點在8545端口提供了JSON RPC API接口，數(shù)據(jù)傳輸采用JSON格式，可以執(zhí)行Web3庫的各種命令，可以向前端，比如Mist等圖形化客戶端提供區(qū)塊鏈的信息。

智能合約是部署在區(qū)塊鏈的代碼，區(qū)塊鏈本身不能執(zhí)行代碼，代碼的執(zhí)行是每個節(jié)點在本地通過太坊虛擬機（EVM）實現(xiàn), 智能合約的運行原理如圖2所示。

圖2 以太坊智能合約運行原理圖

從圖2可以看出，部署在區(qū)塊鏈上的智能合約是一段能夠在本地產(chǎn)生原智能合約代碼的數(shù)據(jù)串，可以理解區(qū)塊鏈為一個數(shù)據(jù)庫，首先客戶端通過發(fā)起一筆交易，告訴以太坊節(jié)點需要調用的函數(shù)及相關參數(shù)，然后所有的以太坊節(jié)點都會接收到這筆交易，從區(qū)塊鏈這個數(shù)據(jù)庫中讀取了存儲的智能合約運行代碼，在本地EVM運行出結果，最后為避免節(jié)點作惡，節(jié)點運行智能合約的結果將與其他以太坊節(jié)點進行對比，確認無誤后才將結果寫入到了區(qū)塊鏈中，從而實現(xiàn)智能合約的正確執(zhí)行。

區(qū)塊鏈保險業(yè)應用展望

綜合來說，區(qū)塊鏈是一種可以制造信用的技術，它能夠讓毫無任何關系的節(jié)點互相信任，并達成共識，而不需要任何權威機構作為中介進行背書，通過智能合約處理各種事務，減少了人為干預的風險，這種新的技術特點，可以應用于很多金融領域，比如：

1. 跨境支付與結算：實現(xiàn)點到點交易，減少中間費用；

2. 證券發(fā)行與交易：實現(xiàn)準實時資產(chǎn)轉移，加速交易清算速度；

3. 客戶征信與反欺詐：降低法律合規(guī)成本，防止金融犯罪。

本文嘗試性的提出一些可能的保險業(yè)應用場景進行探討。

互助保險

互助保險又叫相互保險，指具有同樣風險保障需求的人所組成的，不以牟利為目的，以互相幫助為原則，實行“共享收益，共攤風險”的保險形式。相互保險與商業(yè)保險最大的不同是商業(yè)保險的承保人是公司，其利益與客戶對立，而互助保險的承保人是每個參與者，實現(xiàn)了保險人和被保險人的身份合一。

互助保險已經(jīng)存在很長的歷史，從全球互助保險的實踐來看，大多數(shù)都是從互助的初衷出發(fā)，但因為缺乏一個可操作的信任體系，落入了公司陷阱，導致互助保險組織越做越像一家保險公司，甚至很多最終轉為公司。

區(qū)塊鏈技術構成了一個信息對稱、透明、不可篡改的信任網(wǎng)絡，使得點對點的區(qū)塊鏈互助保險能夠建立信息安全和參與者之間的互信體系，并通過智能合約實現(xiàn)民主決策和組織規(guī)則準確無誤的執(zhí)行，最終實現(xiàn)組織結構扁平化，降低運營成本，降低互助保障成本，真正形成一個人人為我，我為人人的保險互助形式。

在互助保險的應用中，尤其需要注意合規(guī)問題，為了保障參與者的權益，防止再次出現(xiàn)P2P行業(yè)的亂象，中國保監(jiān)會已于2015年1月印發(fā)了《相互保險組織監(jiān)管試行辦法》，明確規(guī)定相互保險組織應當經(jīng)中國保監(jiān)會批準設立，并接受其監(jiān)管，截至發(fā)稿日，全國僅有三家獲批。

積分通兌

積分本質上就是一種數(shù)字資產(chǎn)，是以商家自己的服務或者產(chǎn)品作為價值背書發(fā)行的數(shù)字資產(chǎn)。保險企業(yè)一直存在積分難于兌換，客戶活躍度不高的問題。借助區(qū)塊鏈技術，不同行業(yè)的幾個企業(yè)構成一個聯(lián)盟鏈，在鏈上完成積分的發(fā)行，后續(xù)積分就可以自由的在鏈上流通，實現(xiàn)積分流通從單中心控制變成社會化傳播，任何有資源的渠道都可以成為資產(chǎn)流通的催化劑，極大地提升流通效率。客戶可以獲取更好的消費體驗，保險企業(yè)可以有效增加客戶粘度并擴展獲客渠道。

圖3 一種可能的區(qū)塊鏈積分通兌架構

集團內子公司間支付網(wǎng)絡

近年來金融企業(yè)集團化趨勢越來越明顯，保險企業(yè)集團化不但有利于集中統(tǒng)一管理各項資金，實現(xiàn)投資專業(yè)化管理，取得投資規(guī)模效益，還有利于增強專業(yè)子公司的抗風險能力，提高規(guī)模競爭的優(yōu)勢。使用如圖4所示的區(qū)塊鏈點對點支付技術作為各個子公司之間的支付網(wǎng)絡，一方面省去了銀行作為中介，可以提高集團內資金流動的效率，實現(xiàn)跨子公司的業(yè)務部門對業(yè)務部門、業(yè)務部門對銷售人員之間的快速支付清算，確保業(yè)務行為的真實性與合法性，強化信息對稱與交易安全；另一方面集團總部和各級管理機構作為網(wǎng)絡中的實時驗證和監(jiān)控節(jié)點，既作為業(yè)務流程中的一環(huán)直接接觸業(yè)務數(shù)據(jù)，又不會對業(yè)務流程產(chǎn)生任何干擾，實現(xiàn)對業(yè)務的有效跟蹤、監(jiān)控和預警，促使公司治理從制度管理向技術管理轉變。

圖4 區(qū)塊鏈點對點的支付方式